ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Физико-химические основы процесса карбонизации из "Производство соды" Эта реакция характеризует только конечный результат взаимодействия хлорида натрия и гидрокарбоната аммония. В действительности процесс карбонизации протекает гораздо сложнее, и его механизм до настоящего времени окончательно не выяснен. [c.105] Процесс карбонизации ведут ступенчато. Вначале аммонизированный рассол, частично насыщенный в отделении абсорбции диоксидом углерода, обрабатывают газом известковых печей в колонне предварительной карбонизации (КЛПК), затем в первом промывателе газа колонн (ПГКЛ-1)—газами, отходящими из осадительных колонн, и, наконец, — в осадительных колоннах (КЛ),в нижнюю часть которых вводят смешанный газ (65—75 % СО2), а в среднюю часть — газ известково-обжигательных печей. [c.105] Кристаллизация гидрокарбоната натрия подчиняется общим закономерностям и зависит прежде всего от температуры, пересыщения и скорости перемешивания раствора. Следует отметить, что приведенная выше схема образования НаНСОз условна и отражает реальный процесс лишь в упрощенном виде. [c.105] Т — температура раствора. К сог Давление Oj над метастабильным раствором, кПа i o2 — парциальное давление СО2 в карбоннзующем газе, кПа. [c.106] Разность в содержании связанного аммиака в равновесном и метастабильном растворах равна пересыщению раствора по гидрокарбонату натрия в данный момент. [c.106] Графоаналитическими методами, разработанными Г. И. Ми-кулиным, можно определить состав равновесного раствора и степень утилизации натрия по заданным температурам, степени карбонизации (R) и концентрациям хлорид-ионов и общего аммиака в растворе. Эти методы используются при составлении унифицированных методов расчета параметров материальных потоков содового производства (см. гл. 1.3). [c.106] Согласно реакции (1.7.2) при выпадении кристаллов гидрокарбоната натрия образуется эквивалентное количество хлорида аммония (связанного аммиака). Поэтому количество осажденного натрия определяют по содержанию хлорида аммония в осветленной части суспензии, выходящей из карбонизационной колонны. Общее количество натрия, поступивщее на карбонизацию с поваренной солью, определяют по концентрации хлора в осветленной части суспензии, так как эта концентрация эквивалентна концентрации натрия. [c.107] Степень утилизации натрия зависит от условий проведения технологического процесса карбонизации (концентрация исходных веществ в аммонизированном рассоле и параметры технологического режима). [c.107] Максимальная теоретически возможная степень утилизации натрия из хлорида натрия, по данным [44], достигает 84 % при давлении СОг в карбонизующем газе, равном 98 кПа. При этом карбонизованный раствор должен быть насыщен не только гидрокарбонатом натрия, но и хлоридом аммония и гидрокарбонатом аммония, его температура должна приближаться к 32 °С. Однако в производственных условиях степень использования натрия в процессе карбонизации обычно не превышает 75%. [c.107] Из приведенного выше уравнения видно, что с увеличением концентрации исходных веществ количество осажденного гидрокарбоната натрия возрастает. Поэтому в производстве стремятся получать рассол, близкий к насыщенному, — с содержанием хлорида натрия примерно 310 г/л, или около 106 и. д. При этом количество аммиака, необходимое для осуществления процесса карбонизации, определяют из соотнощения концентрации общего аммиака и содержания хлорид-ионов в жидкости, поступающей в колонну. Это соотношение принимается равным 1,12—1,14 (избыток аммиака обусловлен необходимостью учитывать его потери за счет выдувания из раствора карбонизующим газом). [c.108] Степень карбонизации в уравнении (1.7.6) зависит от содержания диоксида углерода в карбонизующем газе. Чем выше среднее содержание СОг, тем выше производительность карбонизационной колонны и, значит, тем меньше объем газа, проходящего через карбонизуемый раствор, что, в свою очередь, снижает выдувание аммиака и уменьшает расход энергии на транспортирование газа. [c.108] Из уравнения (1.7.6) видно, что снижение температуры суспензии приводит к увеличению количества осаждаемого гидрокарбоната натрия за счет уменьшения его растворимости и снижения равновесного давления диоксида углерода над раствором, а следовательно, и увеличения количества поглощаемого СОг- Однако снижение температуры суспензии возможно до определенного предела, при котором в осадок выпадает хлорид или гидрокарбонат аммония, растворимость которых уменьшается с понижением температуры. [c.108] Следует отметить, что температурный режим карбонизационной колонны значительно влияет на процесс образования кристаллов гидрокарбоната натрия. Для получения крупных кристаллов гидрокарбоната натрия правильной формы, которые не забивают фильтрующую поверхность вакуум-фильтров и малорастворимы в процессе фильтрации, необходимо поддерживать сравнительно высокую температуру (60—72 °С) в зоне образования и в начальный период роста кристаллов. В процессе дальнейшего роста кристаллов температура уже не оказывает существенного влияния на их размер. Поэтому с целью повышения степени утилизации натрия суспензию в процессе дальнейшей карбонизации равномерно охлаждают до 26—32 °С. Для этого в нижней части колонны располагают трубчатые холодильники. [c.108] В работе [45] приводится гранулометрический состав гидрокарбоната натрия, промытого метиловым спиртом и высущен-ного на открытом воздухе, выделяемого при использовании пас-сетной, противоточной (обычной) карбонизационной колонны и колонны, оснащенной переливными, перекрестно-точными контактными устройствами с отражательными пластинами в холодильной части (табл. 1.19). [c.109] Из данных табл. 1.19 видно, что аппаратурное оформление процесса влияет на гранулометрический состав гидрокарбоната натрия, так как изменяется скорость кристаллизации, связанная со временем пребывания суспензии в карбонизационной колонне. Следует отметить, что наиболее сильно скорость кристаллизации влияет на качество кристаллов в период их образования. В дальнейшем это влияние снижается. [c.109] Вернуться к основной статье